CN109788732A

CN109788732A - 用于挑选水果且具有机器臂的装置

Info

Publication number: CN109788732A
Application number: CN201780054038.9A
Authority: CN
Inventors: 德莱斯·吉利斯; 皮尔特·邓丁; 塞巴斯蒂安·迪巴克; 贾恩·安东尼斯; 汤姆·科恩
Original assignee: Occortinian Co
Current assignee: Occortinian Co
Priority date: 2016-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2019-05-21
Anticipated expiration: 2037-07-19
Also published as: US11968928B2; EP3487282B1; PL3487282T3; MA45710A; EP3487282A1; ES2899363T3; US20200323140A1; CN109788732B; WO2018015416A1

Abstract

本发明涉及一种用于采摘果实的设备（100），该设备设有光学检测装置（110），配备有抓手机构（130）的机器臂（120）。处理单元（140）致动机器臂（120），以使抓手机构（130）从下方围绕待采摘的果实移动。一旦抓住，待采摘的果实就以这样的方式围绕基本上水平的轴线旋转，使得果实的茎秆脱离植物。

Description

用于挑选水果且具有机器臂的装置

发明领域

本发明涉及用于园艺的工具，尤其是涉及用于采摘果实的设备。

背景

在果实生长中，采摘成熟果实是生产过程中重要且劳动密集的一方面。即使在今天，这仍然主要是手工完成的。在过去几年中，已经尝试使果实采摘过程自动化。因此，EP2371204A1公开了一种用于自动收获成排果实的机器。这机器可以在可移动的漏斗中容纳一个待采摘果实，然后将其从植物上切下来。然而，EP2371204A1的机器的用途不适用于非常软的果实，其在机械化采摘过程中容易损伤，并且其中不希望切断（切穿）茎秆。出于这个原因，现在仍然没有使用采摘机来采摘某些非常软的类型，例如草莓，如从比利时的商业角度来看是最有趣的。另外，已知系统不适用于同时执行分类操作。

US2016/0073584公开了另一种机器人系统，其包括用于自动收获苹果的末端执行器。末端执行器沿着特定的方位角对果实的位置进行水平接近。WO2016/055552和WO2016/0900公开了用于收获苹果的其他系统，利用基本上水平接近或侧向接近。US4532757公开了另一种用于收获果实的系统，例如柑橘类果实，其也利用侧向接近果实。这些系统都集中在诸如苹果，柑橘类果实等的水果上，其包括采摘点。这种采摘点包括随着果实成熟而变弱的纤维。当果实成熟时，在采摘点处的弱化纤维允许果实自然分离。因此，在没有这样的采摘点时，其中果实成熟时，例如草莓，具有弱化纤维时，这种系统不适合收获果实或附果。

本发明的实施例旨在至少部分地解决上述问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于采摘果实的设备，其设有：光学检测装置，构造为检测和空间定位待采摘和悬挂在植物上的果实；机器臂，配备有设有至少两个手指的抓手机构；处理单元，可操作地连接到光学检测装置，机器臂和抓手机构；其中处理单元构造成使得其致动机器臂以使得抓手机构至少部分地围绕待采摘果实从下方向上移动，或者在一个已被光学检测装置定位的待采摘果实之后，从特定的优选朝向移动采摘；并且其中处理单元构造成致动抓手机构，使得当抓手机构被定位在待采摘果实周围时，以便：抓住在至少两个手指之间待采摘的果实；并且以这样的方式围绕基本上水平的轴线，或围绕位于与其离开植物的果实茎秆的方向成直角的平面中的轴线旋转待采摘的果实。

在本申请中，术语“果实”以其最广泛的含义使用，而不限于该术语的严格植物学含义。特别地，术语“果实”还包括附果，例如草莓、无花果、玫瑰果等。术语“果实”也意指在植物意义上的果实，其在当前用语中被认为是蔬菜，例如西红柿、黄瓜和甜辣椒。该系统特别有利于这种果实或附果，其不包括落果，例如草莓，因为原先的采摘方法已被证明不太有效。此外，特别是对于果实或附果，例如草莓，从下方向上移动是特别有利的，因为这样可以更有效和可靠地接近草莓。很明显，从下方向上应该被解释为基本向上和基本从下方，优选垂直地从下方向上，或基本从下方垂直向上，例如，从垂直方向转向小于10°，优选小于5°的角度。

本发明尤其基于发明人的见解，有利的是，通过使抓手机构的手指作用在分布于果实周边上的各种位置上和/或茎秆，来保持在采摘过程中施加在易碎果实上的压力最小。此外，本发明基于发明人的见解，即果实可以通过外侧上的最小压力，并且不通过果实茎秆的纵向轴线的方向拉动，而是通过旋转（倾斜）果实而分离，因此捕捉茎秆最薄弱的地方而不损伤果实。通过使用由几个手指组成的抓手机构来接近果实，可以最好地实现这两个要求。

此外，本发明基于发明人的见解，在这种情况下，在摘下果实的过程中，当茎秆在70°至110°的角度，优选地约90°的角度弯曲时，可快速捕捉果实的茎秆。换句话说，如果果实围绕轴以70°至110°的角度旋转，优选约90°的角度旋转，果实可以从植物上分离，损伤风险最小，优选地，所述轴在与果实茎秆方向成直角的平面中。

本发明的一个优点是可以不受损地采摘果实，而不需要切割机构来切割茎秆。毕竟，需要切割操作的系统通常不太快。由于难以使切割机构在植物上的正确位置切下果实，这种系统还具有更高的损伤果实本身或邻近果实的风险。另外，病原体可以通过切割表面在植物之间转移。

在根据本发明的设备的一个实施例中，处理单元构造成使得其致动机器臂和抓手机构以：在采摘之后绕基本上水平的轴线旋转果实；并将果实以最终的优选方向放入容器中。

本实施方案的一个优点是，果实可以在采摘后以最佳方式立即收起以便储存。特别是草莓，希望是将果实放置在小篓中，使花萼向下转动，使得相对尖的和完全红色的底侧指向潜在的客户。

在根据本发明的设备的一个实施例中，所述至少两个手指在面向待采摘的果实的一侧上设置有细长的可弹性变形的表面，该表面构造成在与待采摘的果实接触时呈现（从垂直平面中观察）凹形，至少部分地遵循待采摘果实的轮廓。

本实施例的一个优点是可以与待采摘的果实进行良好的接触，同时仅在果实的外侧施加最小的压力。这对易碎的果实尤为重要，以免在采摘过程中损伤果实。本发明人进一步发现，通过适当设计的柔性接触表面，对待采摘果实造成的平均损伤不会随施加的力而连续变化，而是遵循阶梯作用，使得存在宽面积范围的力水平，果实几乎不受损伤。这提供了以下优点：更容易确定合适的操作点，并且可以将对果实的损伤减少到最小。

对于成簇生长的果实，当接近待采摘的果实并返回到果实的排出位置时，可以防止与其他果实接触。优选地，手指的外部具有形状和柔韧性，使得其尽可能少地损伤其他果实。

本发明的一个优点是，由于设备的紧凑尺寸，后者在采摘果实时尽可能地防止与其他果实的接触。因此，该设备尽可能少地损伤其他果实。

在一个实施例中，根据本发明的设备还设置有推进机构，该推进机构设计成沿直线基本水平地驱动该设备。

本实施例的一个优点是该设备可用于沿大致直线排列大量植物的情况，例如在传统的温室栽培和桌面栽培中。推进机构可设置有在地面上行驶的轮子，轮子适于在一个或多个轨道上、履带、滑动件等上滚动。因为，在本实施例中，设备整体上仅具有一个动作自由度，因此它可以相对精确地定位。本实施例适合于在使用停停走走策略驱动的车辆上实现稳定平台。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于采摘草莓的上述设备的用途。

这是比利时常见的草莓品种的特征，它们以大的簇生长并且相对柔软。因此，需要一种针对这些品种的解决方案，其中草莓上的压力最小并且操作的次数仍然有限。根据本发明的设备满足这些要求，因此为草莓提供了非常合适的解决方案。在草莓的情况下，使用根据本发明的设备，其中使用倾斜动作来采摘果实，具有额外的优点，即茎秆将在花萼中咬合，如手动采摘的情况那样。这可以防止一部分茎秆从采摘的草莓中突出，这可能会损伤同一个小娄中的其他草莓，这对于比利时草莓等商业客户来说是不可接受的。

根据本发明的一个方面，上述设备旨在用于采摘西红柿。

某些西红柿品种的特征是它们相对较软。因此，需要一种针对这些品种的解决方案，其中果实上的压力最小并且操作的次数仍然有限。根据本发明的设备满足这些要求，因此为该果实提供了非常合适的解决方案。

根据本发明的一个方面，上述设备旨在用于采摘甜辣椒（Capsicum annuum）品种的果实。

它是甜辣椒品种的某些品种的特征，包括某些甜辣椒和辣椒，它们相对较软。因此需要这些品种的解决方案，其中果实上的压力最小并且操作的次数仍然有限。根据本发明的设备满足这些要求，因此为该果实提供了非常合适的解决方案。根据本发明的一个方面，上述设备旨在用于采摘黄瓜（Cucumis sativus）品种，更具体地用于采摘黄瓜或小黄瓜。

它是黄瓜某些品种的特征，即果实的外皮容易受到损伤。因此，需要这些品种的解决方案，其中果实上的压力最小并且操作的次数仍然有限。根据本发明的设备满足这些要求，因此为该果实提供了非常合适的解决方案。

根据本发明的一个方面，上述设备旨在用于采摘悬钩子属（genus Rubus）的果实，更具体地用于采摘黑莓或木莓。根据本发明的一个方面，上述设备旨在用于采摘越桔属（genus Vaccinium）的果实，更具体地用于采摘蓝莓或蔓越莓。根据本发明的一个方面，上述设备旨在用于采摘穗醋栗属（genus Ribes）的果实，更具体地用于采摘葡萄干、醋栗或黑加仑子。

所述悬钩子属，越桔属和穗醋栗属的共同特征是它们相对较软。因此，需要这些品种的解决方案，其中果实上的压力最小并且操作的次数仍然有限。根据本发明的设备满足这些要求，因此为该果实提供了非常合适的解决方案。

通过从属权利要求提供了本发明的其他有利实施例和/或可选实施例。

附图简要说明

下面将参照附图更详细地描述本发明实施例的这些和其它方面和优点，其中：

- 图1示出了根据本发明的设备的实施例；

- 图2示出了用于本发明的设备实施例中的抓手机构的示例；

- 图3示出了图2中的抓手机构手指的大样图；

- 图4a-图4c示出了根据特定实施例的设备的一部分的三个不同位置。

- 图5a-图5c和图6-图14示出了与图1的实施例类似的设备的替代实施例，其具有改进的机器臂。

具体实施方式

图1示出了根据本发明实施例的设备100的图形表示。设备100包括光学检测装置110，其构造为检测并空间定位待采摘和悬挂在植物上的果实。光学检测装置110尤其可以包括一个或多个数码相机，其提供被分析的图像，以便基于形状、尺寸、颜色和/或其他所需的标准来检测待采摘的果实。检测尤其可以包括对果实成熟度的评估，以便仅采摘成熟的果实。

另外地或同时地，可以检测果实的某些可测量的特征，其可以用于质量分类（例如尺寸、估计的重量、颜色的均匀性等）。在此分类的基础上，可以立即正确地分选采摘的果实。

可以通过组合几个摄像机的图像（立体位置）或通过应用其他已知的定位技术，来确定待采摘果实的空间位置。优选地，一个或多个摄像机布置成使得它们不仅可以从侧面观察待采摘的果实，而且可以从下方（倾斜地）观察果实。当采摘草莓时这是特别有利的，草莓以这样方式生长：成熟草莓通常悬挂在植物底部。原因在于，草莓生长在连续发育的花茎上，后生的茎总是长于前面的茎。花茎最初向上生长，但由于挂在其上的成熟草莓的重量而弯曲。具有最成熟（通常最大）草莓的茎最容易下垂，因此成熟的草莓悬挂在底部。对于具有类似果实生长模式的其他植物，有利的是以这样的方式布置一个或多个摄像机，使得它们可以从下方（倾斜地）观察待采摘的果实。

该设备还具有机器臂120，其配备有抓手机构130。术语“机器臂”应理解为意指可控制的可移动单元，其能够基于其自由度来施加有效载荷——在这种情况下，抓手机构130可选地具有果实——到操作范围内的所需位置。优选地，机器臂120具有轻薄设计并且可以构造为具有铰接角的平行四边形，这确保了可移动性和稳定性之间的良好平衡。在该设备的一个实施例中，机器臂120包括接近元件121和采摘元件122。这将在图4A-图4C的内容中进一步解释。抓手机构130设有至少两个手指。有利地，还设有至少一个摄像机，其构成检测设备110的一部分，并且安装在机器臂120上，例如安装在由手指形成的抓手机构130的笼的底部。该摄像机所提供的图像有助于映射待采摘的果实，并且当该摄像机与该机器臂120一起移动时，它可以特别用于更准确地控制机器臂120相对于待采摘果实的相对动作。设备100还具有处理单元140，处理单元140通过合适的接口可操作地连接到光学检测装置110、机器臂120和抓手机构130。

该处理单元140构造成使得其致动机器臂120，以使得在光学检测装置110定位了待采摘果实之后，抓手机构130至少部分地围绕待采摘果实移动。处理单元140以这样的方式配置，使得设备100与其他果实的任何接触，以及可能由此产生的对果实的可能损伤被限制到最小。

在本发明的一个具体实施例中，抓手机构130向上移动，以从下方接近待采摘的果实。这对于采摘草莓特别有利，草莓的果实悬挂在植物的底部，并且通常被其他果实包围。

在本发明的另一个实施例中，抓手机构130从特定的优选朝向接近果实。优选从侧面接近果实。这对于采摘以多种朝向在植物上生长的果实是特别有利的，例如甜椒的情况。

当它被定位在待采摘的果实周围时，致动抓手机构130以抓住在至少两个手指131，132之间待采摘的果实，并且以这样的方式旋转（或倾斜）它，使其脱离植物。

在果实旋转过程中，果实的茎秆以至少40°的角度弯曲，优选地以至少50°的角度弯曲，更优选地以至少60°的角度弯曲，还更优选地以至少70°的角度弯曲，最优选以至少80°的角度弯曲。茎秆以至多140°的角度弯曲，优选地以至多130°的角度弯曲，更优选地以至多120°的角度弯曲，还更优选地以至多110°的角度弯曲，最优选地以100°的角度弯曲。当茎秆以大约90°的角度弯曲时获得最佳结果，其中术语“大约”在采摘过程中允许至多5°的偏差。

以一定的优选角度旋转果实是基于令人惊讶的见解，即如果果实的茎以一定的优选角度弯曲，则可以最有利地采摘果实，即损伤果实本身或附近果实的风险最小。在果实旋转过程中，必须将茎秆处于张力下。已经发现，如果力特性在茎秆中连续增大，则茎秆将在期望的点处断裂。发明人还发现，在旋转过程中茎秆相对于旋转轴的朝向也可以起重要作用。

通过与机器臂进行一定的动作组合，可以实现将茎秆保持在张力下。对于桌面栽培中的草莓，优选从下面采摘，这可以通过稍微向下移动机器臂来实现。这可以通过控制机器臂的某种自由度的组合来实现，例如，臂围绕水平轴的旋转和线性动作的组合或两个旋转动作的组合。在旋转移动过程中，茎秆（例如，艾尔桑塔(Elsanta)草莓）的优选朝向是90°。

优选地，果实围绕轴线旋转，该轴线位于与该果实茎秆的方向成直角的平面中。

在这种情况下，抓手机构130构造成使得在围绕所述轴线旋转过程中，果实的茎秆在预定的期望断点处受到弯曲。换句话说，抓手机构130以这样的方式构造，使得围绕果实的茎秆预定断点的旋转和在所述点处的断开都被启动。发明人已经发现，确定茎秆上的期望断点和选择茎秆弯曲的最佳角度的组合使得可以以简单的方式采摘果实，损伤待采摘果实的风险或损伤相邻果实的风险减少到最低限度。

对于草莓，这个断点是茎秆和草莓花萼之间的连接。采摘草莓时，茎秆会在花萼中脱落，这样就不会从采摘的草莓中伸出茎秆。没有茎秆具有降低对其他草莓的损伤风险的优点。因此很清楚地，对于不包括落果的草莓或类似的果实或附果，这种断点不应与落果混淆。

在另一个实施例中，果实围绕基本水平的轴旋转。

设备100可设置有推进机构，以便沿直线基本水平地驱动它。机器臂120具有足够的自由度，以相对于该推进机构移动。然后该单元成为驱动采摘机器人或滑动采摘机器人，其沿着，例如温室中的植物行，移动。可以根据要执行的采摘动作自主地控制行进速度。采摘的果实可以放置在置于同一台车上的容器中，或者通过传送带传送到中心位置以进行进一步处理（例如分类，包装等）。

可选地，推进机构可以在两个相互补充的水平上操作：然后，采摘机器人构造为在移动平台或滑动平台上，移动平台或滑动平台相对于地面相对移动，而机器臂在相同的方向上，但是相对于平台在有限的距离上，例如通过设置线性托架，具有额外的线性移动度。以这种方式，平台可以用于近似定位，并且线性托架可以用于精确定位。

处理单元140可以在专用硬件（例如ASIC）、可配置硬件（例如FPGA）、包括合适软件（例如微处理器）的可编程组件或前述的组合中实现。相同的组件还可以实现其他功能，例如检测和定位功能，或其部分。

图2示出了用于本发明设备实施例中的抓手机构130的示例。在一个实施例中，如这里所示，不失一般性地，抓手机构130设置有三个手指131，132，133。手指不一定相同。优选地，该手指设计成使得对于具有预定形状和尺寸的类型15的果实，沿着手指长度的压力是恒定的。图3详细示出了图2中抓手机构130的手指131。下面参照图3描述的优选特性可以赋予抓手机构130的一个或多个手指，但是优选地，所有手指都具有这些特性。

优选地，手指设计成使得它们在机器臂的采摘和移动过程中尽可能少地损伤果实。优选地，它们在向内指向的侧面（即，朝向待采摘的果实转向）上具有细长的可弹性变形的表面135，该表面可以是沿着手指的纵向方向定向的柔性材料条带。该表面，例如通过位于其后的材料或结构136的特性构造，以在与待采摘的果实接触时，其在垂直平面中观察，该表面至少部分地遵循待采摘果实的轮廓，呈现凹形。通过允许表面135支承在塑料框架136上，可以以非常具体的方式控制表面135的变形特性，塑料框架136例如可以通过增材制造（3D打印）来制造。特别地，可以优化该配置以遵循设备所针对的果实类型的典型轮廓。通过适当设计手指的外部以进一步降低损伤其他果实的风险。手指必须具有一定的尖角并且具有足够的圆角。优选地，选择外侧的材料足够柔软，以在与其他果实接触时引起最小的损伤风险。图4a-图4c示出了在详细采摘果实过程中设备100的一部分的三个不同位置。设备100包括机器臂120。优选地，机器臂120具有轻薄设计，使得机器臂120可以非常快速地向上移动，并且基本上成直角，而不会不必要地与其他果实接触。

优选地，机器臂120设置有接近元件121和采摘元件122。接近元件121允许抓手机构130放置于与待采摘果实的适当距离处，且待采摘的果实可在至少两个手指131，132之间被抓住。采摘元件122允许果实围绕明确限定的轴旋转，并且在该过程中，果实的茎秆在预定的期望断点处弯曲。

接近元件121可以设置有壳体123，采摘元件122可以存储在壳体123中。以这种方式，采摘元件122和抓手机构130可以被放置于与待采摘果实相距合适的距离处，而不会对果实本身或任何相邻的果实造成损伤。在优选实施例中，采摘元件122包括由基杆124和主动杆125组成的可移动框架，在可移动框架中，主动杆125通过一对相互平行的横杆126，横杆127与基杆124平行铰接。由于这种相互连接，主动杆125可以在由所述杆相对于基杆124限定的平面内移动。一方面，一对横杆126，横杆127的存在导致主动杆125在其移动过程中保持与基杆124平行，且另一方面，在主动杆125和基杆124之间的横向距离的变化（即，在垂直于主动杆125方向上的距离变化）总是伴随着纵向距离的变化（即，平行于主动杆125方向上的距离变化）。其原因在于，主动杆125与给定横杆126，横杆127的连接点仅能够相对于基杆124的连接点与圆拱上的相同横杆一起移动，该圆拱的半径等于介于所述连接点之间的横杆126，横杆127长度。为了使主动杆125在该平面内移动，用合适的第一电机或致动器150驱动其中一个横杆就足够了。

在优选实施例中，横杆126，横杆127中的一个通过第一拉绳（图中未示出）由第一电机或致动器150驱动。优选地，第一拉绳将第一电机或致动器150连接到附接点，该附接点连接到横杆126，横杆127中的一个，优选地连接到底横杆127。优选地，所述附接点非常靠近主动杆125与所述横杆126，横杆127的连接点。优选地，第一拉绳在绳索引导轮上引导，该绳索引导轮非常靠近基杆124与横杆126，横杆127其中一个（优选的为顶横杆126）的连接点。在优选实施例中，抓手机构130布置在主动杆125的远端点128处，在抓手机构130中，在由所述杆所定义的平面内，围绕所述远端点128进行旋转。优选地，由抓手机构130限定的断点与主动杆125的所述远端点128之间的纵向距离等于上述连接点之间的横杆126，横杆127的长度。当横杆126，横杆127从其静止位置旋转任意角度时，这使得断点保持在相同的“绝对”位置（基杆124为“绝对”参考点），条件是抓手机构130同时执行类似的旋转。

在优选实施例中，采摘元件122设置有协调装置，该协调装置协调抓手机构130的旋转与横杆126，横杆127的旋转。在特别优选的实施例中，抓手机构130在一位置的方向上被旋转地预张紧，在该位置，被采摘果实的茎杆，例如通过扭簧断开。然后，借助于第二拉绳129可以实现抓手机构130的旋转与横杆126，横杆127的旋转之间的期望协调，第二拉绳129设置成与预拉力起反作用。第二拉绳129设置在第一圆筒160和第二圆筒161之间，第一圆筒160固定地连接到抓手机构130，第二圆筒161固定地连接到横杆126，横杆127中的一个，优选地是底横杆127。优选地，第二拉绳129被引导通过连接到主动杆125的绳索引导轮。当可移动框架处于静止位置，选择第二拉绳129的长度，使得抓手机构130逆着预拉力被迫进入纵向伸展位置。当横杆126，横杆127从其静止位置旋转任意角度时，第二拉绳129的一部分从横杆126，横杆127上的圆筒161展开，这允许扭簧在采摘时旋转抓手机构130通过一个角度的方向，该角度由第二拉绳129的数量确定，第二拉绳129可以缠绕在抓手机构130的圆筒160上。在圆筒160，圆筒161的相互同等直径下，抓手机构130可以行进的角度将等于横杆126，横杆127所行进的角度。

在优选实施例中，抓手机构130还包括弹簧162和第二电机或致动器163。优选地，弹簧162与抓手机构130的手指131、手指132、手指133中的至少两个连接。抓手机构130构造成使得当抓手机构130的手指131、手指132、手指133中的至少两个打开时，弹簧162被张紧，使得弹簧162在静止时保持抓手机构130的手指131、手指132、手指133中的至少两个处于闭合位置。第二电机或致动器163以这样的方式配置，使得其引起线性动作，优选地沿着抓手机构130的纵向轴线，该线性动作作用在手指131、手指132、手指133中的至少两个的适当选择的部分上。当第二电机或致动器163被启动时，手指131、手指132、手指133中的至少两个与弹簧162的张力相反地打开。本实施例的优点是手指131、手指132、手指133保持被动关闭，在采摘之前的动作过程中，这保持了抓手机构130尽可能紧压。如果手指131、手指132、手指133处于打开位置，则第二电机或致动器163防止由杆125、杆126、杆127组成的采摘机构移动。第二电机或致动器163具有手指处于关闭位置，但其中采摘机构仍然被阻挡的位置。这可以防止采摘机构在机器臂移动时折叠。

以上描述中的“第一拉绳”和“第二拉绳”的说明旨在清楚地描述不同的功能，并且不排除通过单个拉绳实现这些功能。

图5a-图5c示出了机器臂120的采摘元件122和抓手机构130的替代实施例，类似于结合图4a-图4c描述的实施例。类似的组件由相同的附图标记表示。与上面的描述类似，图5a-图5c示出了壳体或框架123，其装配有采摘元件122，该采摘元件122具有在抓取果实之后以合适的方式旋转抓手机构130的功能，从而待采摘果实是通过使果实茎秆在预定的期望断点1xx处进行预定的弯曲来采摘的。

类似于结合图4a-图4c的描述，采摘元件122包括具有一对相互平行的横杆126，横杆127的可移动框架，横杆126，横杆127可旋转地连接在壳体123上的相应旋转点126A，127A的第一侧上。如图所示，根据本实施例中，驱动机构200设置在横杆127上，以使该横杆127旋转，并因此使平行横杆126围绕它们各自的旋转点126A，127A在两个预定角度位置之间旋转，同时抓手机构130绕着期望的断点300进行旋转动作，同时在将待采摘果实被抓手机构130抓取后，执行采摘动作。

类似于结合图4a-图4c的描述，根据所示的示例性实施例，在采摘动作的该阶段过程中，例如，抓手机构130从图5a所示的角位置旋转，其中抓手机构130的手指131，手指132向上，通过图5b所示的角位置旋转90°角到图5c所示的角位置。然而，显然，如上所述，替代实施例在采摘动作过程中，待采摘果实被抓手机构130抓住之后，可以使待采摘的果实在绕着断点300旋转一个角度，优选地在70°至110°的范围内。显然，在执行采摘动作时，在将抓手机构130绕断点300从图5a所示的角位置移动到图5c所示的角位置之后，可沿反向旋转，以便将抓手机构130移回图5a所示的起始位置。显然，类似于结合图4a-图4c的描述，在采摘动作的这个阶段过程中，采摘元件122的横杆126，横杆127在图5a和图5c中所示的预定位置之间，围绕它们在壳体123上的相应旋转点126A，旋转点127A来回旋转，如下作更详细的描述。

根据所示的示例性实施例，驱动机构200包括滑轮202，滑轮202由连接到第二滑轮（未示出）的合适皮带204驱动，例如由电动机（未示出）驱动。显然，滑轮202在这种情况下被驱动，使得滑轮202在两个预定角度位置之间绕旋转点127A来回转动。横杆127以这种方式连接到该滑轮，使得在这种情况下，在抓手机构130绕期望的断点300的旋转动作过程中，该横杆127在两个预定角度位置之间来回绕旋转点127进行类似的旋转。显然，驱动机构的变型实施例是可行的，只要驱动机构构造成在两个预定角度位置之间来回旋转两个平行的横杆126，横杆127，以便绕着采摘动作过程中的断点，执行所需的旋转动作。根据替代实施例，因此，例如可以布置如滑轮以便绕横杆126的第一旋转点126A旋转，或者例如可以使用另一个合适的驱动系统使横杆126，横杆127围绕它们各自的旋转点126A，旋转点127A旋转，例如通过合适的致动器直接驱动，或者通过替代的联轴器，例如齿轮传动设备，连杆系统等，通过可选择的联轴器藕联到制动器。

在相应的横杆126，横杆127的相对侧上，第一主动杆1251平行于连接相应横杆126和横杆127的两个旋转点126A和旋转点127A的线布置。可以看出，根据所示的实施例，该第一主动杆1251通过相应的旋转点126B和旋转点127B可旋转地连接到这些横杆126，横杆127的相对侧。显然，旋转点126A和旋转点127A之间的距离实际上等于旋转点126B和旋转点127B之间的距离，并且旋转点126A和旋转点127A之间的线实际上平行于旋转点126B和旋转点127B之间的线。因此，采摘元件122的连杆系统因此包括两个平行的横杆126，横杆127，它们可绕各自的旋转点126A，旋转点127A旋转，并且第一主动杆1251设置在这些横杆上，并且在这种情况下沿着平行于两个旋转点126A，旋转点127A之间的线移动，而旋转点126B，旋转点127B分别在圆拱上绕着这些旋转点126A，旋转点127A，以沿着这些圆拱的半径移动，其分别对应于各个相对的旋转点126A和旋转点126B之间的距离，以及旋转点127A和旋转点127B之间的距离，实际上是相等的。因此显然地，在这种情况下，旋转点126A，旋转点126B，旋转点127A和旋转点127B形成平行四边形，并且平行横杆126，横杆127可以被视为采摘元件122的实施例所示的基于串联平行四边形连杆系统1200的第一平行四边形的形成部分。

如图所示，对于所示实施例，旋转点126B还在第一主动杆1251的第一侧上作为第一旋转点1251A。在第一主动杆1251的相对侧上布置第二旋转点1251B，其中该第一主动杆1251可旋转地连接到第三可旋转横杆1290。如图所示，连杆系统还包括第二主动杆1252，类似于并平行于第一主动杆1251，在旋转点126C中可旋转地连接到横杆126上的第一端，旋转点126C也作为该第二主动杆1252的第一旋转点1252A。也类似于第一主动杆1251，第二主动杆1252在其相对端具有第二旋转点1252B，其中该第二主动杆1252也可旋转地布置在第三可旋转横杆1290上。显然，在这种情况下，第一主动杆1251的第一旋转点1251A和第二旋转点1251B的距离等于第二主动杆1252的第一旋转点1252A和第二旋转点1252B之间的距离。还要清楚的是，在这种情况下，平行主动杆1251，主动杆1252的相应第一旋转点1251A和第一旋转点1252A之间的距离与相应的第二旋转点1251B和第二旋转点1252B之间的距离也相等。因此将清楚的是，这些旋转点1251A，1251B，1252A，1252B也形成平行四边形，因此主动杆1251，1252可以被视为采摘元件122实施例所示的基于串联平行四边形连杆系统1200的第二平行四边形的形成部分。还清楚地是，如上所述，连杆系统1200的第三横向主动杆1290也与其他横向主动杆126，127平行。

因此还将清楚的是，为了产生上述抓手机构130绕断点300旋转动作的实施例，根据所示实施例的连杆系统1200将在如图5a-图5c所示两个角位置之间来回移动，在这种情况下，所有横杆126，127和1290保持平行，并且所有主动杆保持平行。很明显，在这种情况下，两个主动杆1251和1252保持与通过旋转点126A和127A的线平行，借助于该旋转点126A和127A，相应的第一横杆126和第二横杆127可旋转地布置在壳体123上。应该清楚的是，如上所述，在图5a-图5c中所示的采摘动作过程中，平行主动杆1251，1252的第一侧上的相应旋转点1251A，1252A将描绘围绕旋转点126A的圆拱，借助于该圆拱，第一横向主动杆126附接到壳体123。平行主动杆1251，1252根据相应的圆拱，将该动作从相应的旋转点1251A，1252A传递到相应的旋转点1251B，1252B的相对端。在这种情况下，这些旋转点1251B，1252B在围绕中心1210的类似的相应圆拱上移动。

该中心1210位于通过旋转点126A和127B的直线上，也就是说，直线与主动杆1251，1252在同一侧平行，并且与旋转点126A的距离等于介于相应主动杆1251，1252的第一旋转点1251A，1252A和第二旋转点1251B，1252B之间的距离。还应该清楚的是，中心1210（旋转点1251B和1252B围绕其描绘它们的圆拱）也是作为第三横杆1290围绕其旋转的旋转点。尽管根据所示实施例，第三横杆1290具有不延伸到该中心1210的长度，但显然该第三横杆1290的延长，即通过第三横杆1290的旋转点1251B和1252B的直线，将与通过旋转点126A和127A的直线相交，也就是说在该中心1210中，直线平行于通过旋转点126A或127A的主动杆1251，1252。换句话说，根据示出的示例性实施例，中心1210与旋转点1251B，1251A和126A，或分别与1252B，1252A和126A，或分别与1251B，127B和127A一起形成平行四边形。

在这种情况下，显然中心1210就像旋转点126A和127A一样，相对于壳体123具有静止位置。此外还清楚的是，中心1210作为所有组件的旋转中心。它们布置在第三横杆1290上，因为这些组件将与该第三横杆1290围绕该中心1210一起描绘圆拱，其相对于采摘机构122的壳体123处于静止位置，如图5a-图5c所示。因此，中心1210作为连杆系统1200的远程定位动作中心1210，因为连杆系统1200构造为基于驱动系统200产生围绕中心1210布置在第三横杆1290上组件的旋转动作，驱动系统200构造为围绕相应的旋转点126A，127A产生旋转动作，旋转点126A，127A位于距该中心1210预定距离处。这些相应的旋转点126A，127A以及中心1210可以被认为相对于壳体123是静止的，并且很明显，相对于该壳体123的相互位置因此不会改变，它们的相互距离也不会改变。

因此将清楚的是，具有远程定位动作中心1210的连杆系统1200的所示实施例构造成使布置在第三横杆1290上的抓手机构130围绕该中心1210来回旋转。根据所示的示例性实施例，抓手机构130借助于连接杆1292布置在该第三横杆1290上，连接杆1292固定地连接到该第三横杆1290，使得该动作中心1210相对于抓手机构130位于合适的位置。根据示例性实施例，抓手机构130布置在该第三横杆上，使得采摘元件120的连杆系统1200的动作中心1210位于抓手机构130的手指131，手指132之间的合适位置。在这种情况下，将清楚的是，在采摘动作过程中，该动作中心还作为用于抓手机构130旋转动作的中心1210，抓手机构130附接到第三横杆1290，如图5a-图5c所示。

如图所示，因此在这种情况下有利的是，选择采摘元件的连杆系统1200的远程布置动作中心1210的位置，以及选择抓手机构130在该连杆系统（即在第三横杆1290）上的安装，使得将待采摘果实夹在抓手机构130的手指之间的期望位置之后，该动作中心1210在执行采摘动作时与断点300重合。显然，以这种方式，采摘元件122的连杆系统1200使得可以在被采摘果实被夹住之后的采摘动作过程中，围绕预定的期望断点旋转待采摘的果实，例如果实茎秆的期望断点。

显然，具有远程布置动作中心的这种连杆系统1200的替代实施例是可行的。因此，例如可以选择旋转点的替代等效组合以产生类似于图5a-图5c中所示的示例性实施例的基于串行平行四边形的连杆系统。作为示例，除了或者代替将两个主动杆1251，1252与旋转点连接到横杆126之外，还可以将这两个主动杆1251，1252与两个旋转点连接到平行横杆127。清楚的是，其他实施例是可行的，其中杆机构分别通过平行横杆126，横杆127的第一平行四边形和基于平行主动杆1251，1252连接到其上的第二平行四边形产生，所以可以围绕远程定位动作中心1210产生与第一平行四边形的平行横杆126，横杆127平行配合的第三横杆1290的旋转动作。显然，连杆系统的其他替代实施例是可行的，只要它通常是具有一个自由度的连杆系统和远程定位动作中心1210。

类似于所示的示例性实施例，优选地，这种连杆系统以这样的方式配置，使得远程定位动作中心1210与所述断点300重合。还应该清楚的是，类似于上面的一般描述，利用这种连杆系统，抓手机构130布置在面向远程定位动作中心1210的连杆系统1200的一侧。在其相对侧，连杆系统1200装配在采摘元件122的壳体123上。在这种情况下，这种连杆系统1200类似于上面的描述，通常可操作地连接到驱动机构200，驱动机构200构造成经由该连杆系统1200，围绕期望的断点300旋转装配在其上的抓手机构130。

图6至图11示出了类似于图1中所示实施例的设备100的替代实施例。类似于图1中所示的实施例，由相同的附图标记表示并且具有与上述类似的功能。类似于图1的实施例，该设备包括光学检测装置（图6至图11中未示出），用于待采摘果实的空间定位。优选地，该光学检测装置布置在与机器臂120相同的车辆600的平台610上。以这种方式，优选地，可以从下方的角度观察待采摘的果实，如上面更详细地描述的。如上所述，车辆600作为自行式平台，其在地面上行进，例如沿箭头D所示的行进方向行进。如图所示，车辆600包括为此目的附接到平台610的轮子620。根据示出的实施例，车辆包括三轮差动驱动器，沿着动作方向D观察，其在平台610的任一侧上具有两个单独驱动的轮子622，624，以及自位轮626，其在平台610中心位置的相对侧上可旋转地支撑平台610。显然，许多可选的示例性实施例是可行的，包括三个，四个，五个，六个或更多个轮子，或其他合适的推进装置，例如卡特皮勒履带车辆、全向轮系统等，其可以合适的方式在地面上向前驱动平台。根据所示的示例性实施例，两个单独驱动的轮子622，624，例如，可通过两个合适的电动机驱动，这两个电动机由控制器或处理单元140控制，以遵循地面上的合适路径以便因此可足够靠近待采摘的果实，以使其可被设置在平台610上的机器臂120接近。根据所示实施例，一旦待采摘的果实足以在机器臂的可用动作范围的范围内，机器臂120可以更精确地被放置于期望的水平位置，以便借助于布置在车辆600的平台610上的线性驱动器700在采摘动作过程中接近待采摘的果实。在图示的实施例中，该线性驱动器700包括线性轨道710，在该线性轨道710上布置有可在该线性轨道710上移动的托架720。如图所示，可移动托架720通过合适的皮带驱动器740驱动，皮带驱动器740又是通过合适的电动机750驱动。很明显，替代实施例是可行的，例如使用导螺杆、直接线性驱动器等的驱动机构，以实现机器臂120相对于待采摘的果实的精确定位，以沿着箭头A所示的方向执行采摘动作。然而，皮带驱动器740是有利的，因为可以将合适的精度水平与所需高速进行结合。

类似于以上描述，机器臂120的本实施例包括接近元件121，该接近元件121构造为包括两个平行接近杆1211，1212的连杆系统，其形成位于其两端，具有铰接角1211 A，1211B，1212A，1212B的平行四边形。在它们的第一端，铰接角1211 A，1212A布置在基架1214上，基架1214设置在可移动托架720上。如上所述，接近元件121的旋转点和杆以这样的方式构造，使得它们使采摘元件122能够向上和向下移动，而抓手机构130附接在另一端。如图所示，接近元件121的杆1211，1212借助于致动器1214绕基架1213上的相应旋转点1211A，1212A旋转，致动器1214可操作地连接到其上并附接到该基架1213。可以看出，控制器140可以以合适的方式驱动该致动器1214，以在采摘动作过程中借助于接近元件121，根据箭头B所示的方向向上或向下移动采摘机构。

在这种情况下很清楚，形成平行四边形的连杆系统1211，1212以这样的方式构造，使得附接到接近杆1211，1212的端部的机器臂的部分朝向在该上下移动过程中不会改变。也就是说，在所示的示例性实施例中，当通过接近元件121执行向上移动时，同时利用抓手机构130在接近待采摘的果实时，例如从图6中所示的位置到在图7所示的位置，附接到上下移动的这些接近杆1211，1212的端部的组件朝向相对于平台710不会改变。换句话说，这些组件，即根据所示实施例，经由旋转点1211 B，1212B附接到接近杆的联轴器400，通过其壳体123附接到该联轴器400的采摘元件122，以及附接到采摘元件122的抓手机构130根据圆拱进行上下移动，但保持它们相对于车辆700平台710的相对朝向。也就是说，例如，在该上下移动过程中，平行定向的平面或轴保持与车辆700平台710平行。

可以看出，本实施例包括联轴器400，其将采摘元件122的壳体123附接到接近元件121的上下移动的端部。如图所示，采摘元件的壳体123可旋转地附接到该联轴器400，例如通过适当安装的旋转轴，如下面将更详细描述的，使得围绕旋转轴线G的旋转变得可行。可以进一步看出，致动器500也附接到根据本实施例的联轴器400，并且构造成在联轴器400的第一工作位置中可操作地连接到采摘元件的壳体123，以便实现壳体123围绕旋转轴线G期望的角度旋转。根据本实施例，联轴器400还构造成在第二工作位置将壳体123与致动器500分离，并且将壳体123保持在其相对于旋转轴线G现有角度位置。根据示出的优选实施例，致动器500在联轴器400的该第二工作位置中可操作地连接到采摘元件122的驱动机构200，使得采摘元件122的移动框架，例如以连接系统1200形式，可以相对于采摘元件122的壳体123进行相对移动。显然，在第一工作位置，优选地，联轴器构造成使得致动器500有效地围绕旋转轴线G一起旋转壳体123和采摘元件122的移动框架，使得它们不相对于彼此进行相对移动。

以这种方式，可以使用一个致动器500执行两个动作。减少致动器500的数量，特别是布置在采摘元件122的壳体123上的致动器的数量是有利的，因为优选地，采摘动作为尽快执行。在这种情况下，还必须能够以稳定的方式将附接到采摘元件122的抓手机构130带到期望的位置。为了保证这种稳定性，特别是在围绕采摘元件的旋转轴线G进行快速旋转动作时，有利的是减小采摘元件的惯性。其结果是，由于在采摘过程中产生的力和扭矩减小，因此可以减小机器臂120的其他元件的尺寸，例如驱动器500、接近杆121及其旋转点等，而在抓手机构130的定位方面，在精度或稳定性方面没有任何不利影响。

类似于上面结合图1的描述，图5至图12中所示的实施例还包括弹簧机构800，弹簧机构800构造成补偿由附接到可向上移动的接近元件121的端部组件重量引起的扭矩，以为了减小保持力，以及驱动器1214必须产生的扭矩。根据所示的有利实施例，使用弹簧系统800，其通过第一端连接到接近杆1212，且通过另一端连接到接近机构121的壳体1213，其也可以被称为接近元件121。如图所示，弹簧系统800通过偏转点820引导，该偏转点820也在弹簧系统800两个连接点之间的位置处附接到接近杆1212，以这样的方式使弹簧系统800围绕该偏转点820弯曲，以便在那里产生合力，该合力抵消由安装在接近机构121的可移动端上元件重量引起的扭矩。

根据示出的示例性实施例，弹簧系统800包括拉绳840，拉绳840的第一端810连接到接近元件121的基架1213。优选地，如图13中更详细地所示，拉绳840的该第一端810位于接近元件121的第一接近杆1211的第一旋转点1211 A与第二接近杆1212的第一旋转点1212A之间的线上。随后，该拉绳840经由附接到第二接近杆1212的偏转点820转向。要清楚的是，偏转点820位于距该第二接近杆1212的旋转点1212A的预定距离处。在其相对端，拉绳840连接到线性弹簧830的端部，线性弹簧830也附接到第二接近杆1212，距离旋转点1212A的距离大于从该旋转点1212A到偏转点820的距离。以这种方式，由弹簧系统800在偏转点820中产生的合力以及，因此绕旋转点1212A作用在该偏转点820上的合成扭矩以与由此引起的扭矩类似的方式演变成，在接近机构121的各个角度位置中围绕该旋转点1212A的重力产生的扭矩，例如如图5至图12所示。优选地，如图所示，还在拉绳840和线性弹簧830的端部的连接位置处的第二接近杆1212上设置可选的引导机构850，以防止，由于例如在执行采摘操作时接近机构121的快速移动，造成该线性弹簧830的端部位置以不受控制的方式移动，特别是相对于接近杆1212横向移动。显然，用于接近元件的弹簧机构的替代实施例是可行的，只要接近元件121通常包括弹簧机构800，弹簧机构800作用在设置在接近元件121上的偏转点820上，使得合成扭矩以类似的方式演变成由附接到接近元件121的可移动端的元件重量产生的相反扭矩，如下面参考图13更详细地解释的。

图5至图12还示出了设备100上述实施例的采摘操作实施例的一些阶段。机器臂120首先从图6中的位置移动到图7中的位置，在这种情况下，如图所示，采摘元件122的壳体123和与其连接的抓手机构130向上移动，以便从下方接近待采摘的果实。随后，在图8所示的位置，抓手机构130的手指131，132将被打开，以便能够将果实夹在抓手机构130中。优选地，待采摘的果实被夹在抓手机构130中，如上所述，使得预定断点300与采摘元件122的可移动框架1200的远程定位动作中心1210重合。随后，采摘元件122产生上述抓手机构130围绕断点300的旋转动作，待采摘的果实被夹在其中，使得待采摘的果实从其茎上脱落，如图9所示。最后，机器臂120再次向下移动，采摘元件122的壳体123和附接到其上的抓手机构围绕旋转轴线G旋转，使得抓手机构130的手指向下移动，以此通过打开手指，可以再次释放待夹取的果实，使得果实可以如上所述以适当的朝向放置在容器中，例如，如图10所示。

图11和图12再次更详细地示出了抓手机构130和连杆系统1200的上述实施例，类似于图6a-图6c中所示的实施例，其中图11示出了抓手机构130的打开位置，并且其中图12示出了抓手机构的闭合位置。

图13以放大的比例示出了弹簧机构800的上述实施例，所示的位置实际上对应于图7中所示的位置。图13限于机器臂120元件的图示。其是解释重力补偿操作原理所必需的。显然，还必须考虑未示出的元件，例如采摘元件122，抓手机构130等，例如当确定机构重心Z的位置，或由于重力Fz而作用在该重心Z上的质量的尺寸。图示的弹簧机构800包括类似的元件，如上面结合图6-图12中所示的实施例所述。其以与上述类似的方式起作用，并且由相同的附图标记表示。图示的实施例与上述实施例的不同之处在于，它不包括可选的引导机构850。在接近机构121的壳体1213上的弹簧系统800连接点810，根据所示的示例性实施例，由拉绳840的第一端810形成，如图所示，拉绳840的第一端810优选地位于旋转点1211 A和1212A之间的连接线上，如上所述。然后拉绳840经由设置在接近杆1212上的偏转点820转向到示意性示出的线性弹簧830，该线性弹簧830在其另一端也设置在该接近杆1212上，在这种情况下形成弹簧机构800相对的附接点。机械臂120的重心Z的位置通过星形符号示意性地示出，以及在该重心中作用的并由机器臂120的质量确定的重力Fz = mg。在这种情况下很明显，线性弹簧830的弹簧伸长率x对应于偏转点820与基架1213上的连接点810之间的距离。此外，图13中。用箭头Fv示意性地表示由线性弹簧830产生的弹簧力Fv作为弹簧伸长率x的函数。此外，角度β也示意性地限定在接近杆1212的纵向方向和拉绳840的纵向方向之间，拉绳840在偏转点820与附接点810之间。此外，图示的角度α也被定义为直线之间的角度，该直线在接近杆1212与接近杆1212纵向方向的旋转点1212A和附接点810之间。显然，通过这种方式，在重力产生的力矩和由弹簧机构800围绕接近杆1212旋转点1212A产生的力矩之间的力矩平衡可由下式表示：mg*l₁*sin(α)= Fv*l₂*sin(β)。在这种情况下，l₁是重心Z与两个旋转点1211 A和1212A之间的连接线之间的距离。在这种情况下，l₂是偏转点820和旋转点1212A之间的距离。此外，从图13中所示的图解概述可以清楚地看出：

•弹簧伸长率x对应于角度α的相对侧。

·由线性弹簧830产生的具有弹簧常数k的力可以表示为弹簧伸长率x的函数：Fv=k*x

结果，力矩平衡的等式可以重写如下：mg*l₁* sin(α)= k* X* l₂*sin(β)。此外，通过应用适用于随机三角形的窦性规则，并且确定三角形的每个角度一侧的长度与相反角度的窦的比率相同，可以在图13中图解说明的基础上确定以下内容：sin(α)/x= sin(β)/l₃或l₃*sin(α)= x*sin(β)。在这种情况下，l₃被定义为基架1213上弹簧系统800的旋转点1212A与附接点810之间的长度。

因此，力矩平衡方程中的sin(β)可以被重写为sin(α)的函数，结果清楚的是，可以从力矩平衡的方程中省略角度依赖性。因此很清楚，通过在力矩平衡的方程中适当地选择以下常数，即弹簧常数k，长度l₂和l₃，可以得到所需的重力补偿。

最后，图14更详细地示出了上述联轴器400的实施例。根据本实施例，联轴器400包括框架410。在该框架410中，旋转轴420沿旋转轴线G可旋转地布置。可以看出，在面向致动器500的一端，旋转轴420通过合适的轴承422可旋转地安装在框架410中。可以进一步看出，面向致动器500的端部通过柔性联轴器430连接到致动器500的驱动轴510，致动器500也设置在框架410上。显然，致动器500因此可以被致动，以使与其连接的旋转轴420围绕旋转轴线G进行所需的旋转。在联轴器400的背离致动器500和接近机构121的一侧，旋转轴420也可通过合适的轴承424，旋转地安装在用于采摘元件122壳体123的固定盘440中。可以看出，该固定盘440又通过合适的轴承424，围绕旋转轴线G同心地安装在框架410中。旋转轴420的背离接近机构121的端部可操作地连接到用于采摘元件122的驱动机构200上。根据示出的示例性实施例，在旋转轴420的这一端上。连接第二滑轮206，它与皮带传动装置204和第一带轮202一起形成用于采摘元件122的驱动机构200，如上所述，特别是结合图6a至图6c。此外，联轴器400包括第一选择性联接机构450，该第一选择性联接机构450是移动的，以便选择性地将驱动轴420联接到固定盘440，及使其与固定盘440脱开。根据所示实施例，该第一联接机构450包括，例如磁耦合器，其第一端设置在旋转轴420上，其第二部分设置在固定盘440上。当致动第一联接机构450时，固定盘440以及采摘元件122的附接壳体123联接到旋转轴420。如果第一联接机构450未被致动，则固定盘440和附接的壳体从旋转轴420脱开。如下面示意性地示出的，图14的实施例还包括第二联接机构460，其为移动的，以选择性地将固定盘440联接到联轴器400的框架410上。根据图示的实施例，该第二联接机构460可构造为线性致动器462，其附接到框架410并且在其可移动侧上设有制动元件464，制动元件464可以选择性地推靠固定盘440。当线性致动器462将制动元件464推向固定盘440时，然后固定盘联接到联轴器400的框架410上。当线性致动器462不将制动元件464推向固定盘440时，则固定盘440与联轴器400的框架410分离。

如上所述，根据图14所示的实施例，当第一连接机构450处于联接位置时，及当第二连接机构460处于非联接位置时，实现了联轴器400的第一工作位置。在该第一工作位置中，驱动器200的第二滑轮206和用于壳体123的固定盘440都联接到驱动轴420，并且因此也联接到致动器500，以便围绕旋转轴线G一起旋转。由于壳体123和第二滑轮206两者不相对于彼此进行任何相对移动，因此壳体123将旋转而采摘元件122不会相对于该壳体123进行角度旋转。在第二工作位置，根据本实施例，第一联接机构450是脱开的，第二连接机构460是联接的。在第二工作位置，固定盘440和与其附接的壳体以这种方式与驱动轴420以及致动器500分离。在这种情况下，通过第二联轴器460，固定盘440相对于旋转轴线G保持在固定的角位置上。然而，采摘元件122的驱动系统200的第二滑轮206保持固定地连接到驱动轴420，并且因此保持连接到致动器500。结果，由致动器500致动的该驱动轴420的旋转将导致采摘元件122的可移动框架1200相对于采摘元件122的壳体123的相对角度旋转，在这种情况下，抓手机构130安装到采摘元件122上，如上所述。抓手机构130可以由采摘元件122驱动以执行围绕断点300的旋转。最后，优选地，所示的示例性实施例还包括合适的滑环460，其可馈送电缆，例如用于用电能致动和供应布置在采摘元件122的壳体123中的致动器，电能通过该滑环460，然后通过可旋转地安装在框架410中的固定盘440，被供应到联轴器400的框架410，及到壳体123。显然，在这种情况下，滑环470的第一部分设置在框架410上，相对于该第一部分可旋转的滑环470第二部分设置在固定盘440上。还应该清楚的是，该第一部分适于接收馈送到该框架410的电缆，第二部分适于通过固定盘440将电缆穿过采摘元件122的壳体123。

尽管以上参考具体实施例描述了本发明，但是其目的是解释本发明而不是限制本发明。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以对所描述的实施例进行各种修改，本发明的范围由所附权利要求确定。

Claims

1.用于采摘果实的设备（100），设有：

- 光学检测装置（110），其构造为检测并空间定位悬挂在植物上的待采摘果实；

- 机器臂（120），配备有抓手机构（130），所述抓手机构（130）设有至少两个手指（131，132，133）；以及

- 处理单元（140），可操作地连接到所述光学检测装置（110），所述机器臂（120）和所述抓手机构（130）；

其中所述处理单元（140）构造成使得其致动所述机器臂（120），以在所述光学检测装置（110）定位待采摘的果实之后，使得所述抓手机构（130）从下方向上移动以至少部分地围绕待采摘的果实移动；并且其中所述处理单元（140）构造成使得当它被定位在待采摘的果实周围时，致动所述抓手机构（130），以便：

- 在所述至少两个手指（131，132）之间抓住待采摘的果实；以及

- 以这样的方式旋转待采摘的果实，即围绕基本上水平的轴线或围绕位于与脱离植物的果实茎秆的方向成直角的平面中的轴。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理单元（140）构造成以至少70°的角度，优选地以至少80°的角度，且最多110°，优选为最多100°的角度，围绕所述轴线旋转待采摘的果实。

3.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述抓手机构（130）构造成使得待采摘的果实围绕所述果实茎秆的预定期望断点旋转。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述抓手机构（130）构造成控制在所述断点处切断待采摘的果实。

5.根据权利要求3或4所述的设备，其中在围绕所述轴线旋转待采摘的果实过程中，所述断点的空间位置不会改变。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述机器臂（120）包括采摘元件（122），所述采摘元件（122）包括可移动框架，所述可移动框架包括基杆（124）和主动杆（125），其中所述主动杆（125）通过一对相互平行的横杆（126，127），经由底杆（124）基本上平行地铰接连接。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述采摘元件（122）设置有协调装置，所述协调装置协调所述抓手机构（130）的旋转与所述横杆（126，127）的旋转。

8.如权利要求7所述的设备，其中所述协调装置包括扭簧和拉绳（129）。

9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述处理单元（140）构造成使得其致动所述机器臂（120）和所述抓手机构（130）以：

- 在采摘之后，围绕基本上水平轴线旋转果实；和

- 将果实以最终方向放置在容器中。

10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述至少两个手指（131，132）在面向待采摘果实的一侧上设置有细长的可弹性变形的表面，该表面被构造成与待采摘果实接触时，在垂直平面中观察的呈现为凹形形状，至少部分地遵循待采摘果实的轮廓。

11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，还设置有推进机构，所述推进机构构造为沿着直线基本上水平地驱动所述设备。

12.根据前述权利要求3至11中的一项或多项所述的设备，其中：

- 所述机器臂包括采摘元件（122），所述抓手机构（130）设置在所述采摘元件（122）上，并且所述采摘元件（122）构造成在抓住待采摘果实之后，在采摘操作过程中使所述抓手机构围绕所述断点（300）旋转；

- 采摘元件（122），包括具有一个自由度的连杆系统（1200）和远程定位动作中心（1210），其中：

- 远程定位动作中心（1210）与所述断点（300）重合；

- 所述抓手机构（130）布置在所述连杆系统（1200）面向所述远程定位动作中心（1210）的侧面；和

- 在相对侧，所述连杆系统（1200）安装在所述采摘元件（122）的壳体（123）上，并且所述连杆系统（1200）可操作地连接到驱动机构（200），所述驱动机构（200）构造成旋转通过所述连杆系统（1200）安装在所述驱动机构（200）上的所述抓手机构（130）。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述连杆系统1200包括基于串行平行四边形的连杆系统（1200）。

14.根据权利要求11，12或13所述的设备，其中所述连杆系统1200包括：

- 具有两个横杆（126，127）的第一平行四边形，该两个横杆（126，127）设置在所述采摘元件（122）的所述壳体（123）上的相应旋转点（126A，127A）上，并且可操作地连接到所述驱动机构（200）；

- 具有两个平行的主动杆（1251，1252）的第二平行四边形，平行于穿过所述相应旋转点（126A，127A）的线，并且可旋转地连接到所述第一平行四边形；

- 第三横杆（1290），其平行于所述第一平行四边形的所述横杆，并且可旋转地连接到所述第一平行四边形相对侧上的所述平行主动杆（1251，1252），使得所述第三横杆（1290）绕所述远程定位动作中心（1210）旋转，

其中所述抓手机构（130）设置在所述第三横杆（1290）上。

15.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述机器臂120：

- 包括联轴器（400），所述抓手机构（130）经由所述采摘元件（122）的框架（123）绕旋转轴线（G）可旋转地附接到所述联轴器；

- 包括附接到所述联轴器（400）的致动器（500），

其中所述联轴器（400）构造成选择性地将所述致动器（500）可操作地连接到所述采摘元件（122）的所述框架（123）上，或连接到所述采摘元件（122）的可移动框架（1200）的驱动系统（200）上。

16.根据权利要求15所述的设备，其中所述联轴器（400）构造为：

- 在第一工作位置上：

- 将所述致动器（500）可操作地连接到所述框架（123），以便围绕所述旋转轴线（G）进行旋转；

- 在第二工作位置上：

- 将所述壳体（123）与所述致动器（500）分离；

- 将所述壳体（123）保持在其相对于所述旋转轴线（G）的现有角度位置；

- 将所述致动器500可操作地连接到所述采摘元件（122）的所述移动框架（1200）的所述驱动机构（200），以便相对于所述采摘元件（122）的所述壳体（123）执行相对动作。

17.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述机器臂（120）包括接近元件（121），其中所述接近元件（121）构造成使所述抓手机构（130）在所述接近元件（121）可移动端上来回移动，其中所述接近元件（121）包括弹簧机构（800），该弹簧机构（800）作用于设置在所述接近元件（121）上的偏转点（820）上，使得合成扭矩以类似的方式演变为由附接到所述接近元件（121）的所述可移动端的元件重量产生的相反扭矩。

18.根据前述权利要求中任一项的设备用于挑选以下一种或多种果实的用途：

- 草莓；

- 西红柿；

- 甜辣椒品种；

- 黄瓜品种；

- 悬钩子属；

- 越桔属；

- 穗醋栗属。